二乙醇胺氧化脫氫制亞氨基二乙酸銅鋯催化劑的研究.pdf

1、亞氨基二乙酸(Iminodiacetic Acid簡(jiǎn)稱IDA)是一種應(yīng)用廣泛的化工中間體,主要用于生產(chǎn)除草劑草甘膦,此外還應(yīng)用于水處理試劑、電鍍、制藥、橡膠和金屬加工等領(lǐng)域,在我國(guó)有較大的發(fā)展空間。亞氨基二乙酸的生產(chǎn)方法很多,其中,通過二乙醇胺氧化脫氫法工藝路線生產(chǎn)亞氨基二乙酸操作簡(jiǎn)單,清潔無污染,設(shè)備投資少,生產(chǎn)成本低,產(chǎn)品收率高,實(shí)現(xiàn)了真正的綠色化生產(chǎn)。要實(shí)現(xiàn)亞氨基二乙酸的綠色化高效率生產(chǎn)和提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,關(guān)鍵是要選擇高效、穩(wěn)

2、定的催化劑,因此二乙醇胺氧化脫氫制亞氨基二乙酸催化劑具有重要的科學(xué)研究?jī)r(jià)值。本論文主要對(duì)Cu／ZrO2和助劑改性的Cu／ZrO2催化二乙醇胺氧化脫氫性能進(jìn)行了研究,其內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　 1.用共沉淀法制備了Cu／ZrO2催化劑,考察了催化劑循環(huán)使用過程中的活性變化情況,以及反應(yīng)物料和反應(yīng)溫度對(duì)催化劑循環(huán)使用性能的影響。采用XRD,SEM-EDS、N2吸附-脫附等手段考察了催化劑反應(yīng)前后結(jié)構(gòu)特征及表面性能。結(jié)果表明,催化劑在循

3、環(huán)使用過程中結(jié)構(gòu)的改變是造成催化活性下降的主要因素。反應(yīng)物料氫氧化鈉促使亞穩(wěn)態(tài)ZrO2載體向四方相轉(zhuǎn)變,加劇了非晶態(tài)活性金屬Cu的晶化,進(jìn)而影響活性組分金屬Cu與載體的相互作用,進(jìn)一步加快了Cu顆粒的長(zhǎng)大,導(dǎo)致催化活性下降。
　　 2.用共沉淀法制備了摻雜錳、鑭的Cu／ZrO2催化劑,考察了錳和鑭助劑對(duì)Cu／ZrO2催化二乙醇胺氧化脫氫性能的影響。采用XRD,TPR,N2O滴定,N2吸附-脫附等手段考察了助劑改性后催化劑的結(jié)構(gòu)和

4、表面性質(zhì)的變化。結(jié)果表明,引入錳助劑后催化劑比表面積從105 m2·g-1增大到143 m2·g-1,活性金屬Cu的分散度從36.5％提高到53.6％；鑭助劑的引入阻滯了金屬Cu的聚集長(zhǎng)大,延緩了催化劑晶化速度；錳、鑭共同引入時(shí)表現(xiàn)出協(xié)同作用,不但使活性Cu的分散度提高,同時(shí)催化劑晶化速度減慢,從而提高了催化劑循環(huán)使用性能。
　　 3.用共沉淀法制備了不同錳和鑭含量的Cu／Mn／La／Zr催化劑,考察了其對(duì)二乙醇胺氧化脫氫催化性

5、能的影響,借助XRD、H2-TPR、N2O滴定等表征手段對(duì)催化劑進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,錳和鑭共同改性的催化劑中,錳助劑含量為2％、鑭助劑含量為3％的CuMn2La3Zr催化劑的循環(huán)使用性能最好。當(dāng)錳含量從2％增至5％時(shí),雖然金屬Cu分散度明顯提高,金屬Cu粒徑明顯減小,催化劑的初始活性很高,但其活性隨催化劑循環(huán)使用下降加快,催化劑循環(huán)使用15次后的晶化程度明顯增強(qiáng)；鑭助劑含量由3％增至5％時(shí),金屬Cu的分散度和粒徑大小,以及催化劑循環(huán)使